Solubilità dei solidi nei liquidi

SOLUBILITA' DEI SOLIDI NEI LIQUIDI

In base ai dati termodinamici:

Delta G < 0 processo spontaneo

Delta G = 0 processo all'equilibrio

Delta G > 0 e' spontaneo il processo opposto

Equazione di Gibbs-Helmholtz:

G = H - TS ----> Delta G = Delta H - T Delta S - S Delta T

ma poiche' consideriamo processi a t = k e p = k

Delta G = Delta H - T Delta S (T = k)

1) STUDIO DEL TERMINE "Delta H"

H = U + PV ----> Delta H = Delta U + P Delta V + V Delta P

Delta H = Delta U

Delta H1

Delta H2

Delta H3

e > 0; e' l'energia che dobbiamo fornire per il disgregarsi delle molecole di soluto

e > 0; e' l'energia che dobbiamo fornire per creare buchi nel solvente per fare spazio alle molecole del soluto

e < 0; e' l'energia libera del processo di miscela e solvata. delle sostanze.

Delta H = Delta U = Delta H1 + Delta H2 + Delta H3

2) STUDIO DEL TERMINE "DS"

DS -> DS₁ e > 0; e l'aumento di disordine che si ha né nel soluto che nel solvente

DS₂ e < 0; e l'ordine conseguente alle dissolute e solvatazione delle sostanze (v. DH₃)

1° ESEMPIO = SOLUTO APOLARE + SOLV. APOLARE

SOLUTO APOLARE

SOLVENTE APOLARE

Naftalene

CCl₄ tetradoruro di carbonio

DH₁ = trascurabile

DH₂ = trascurabile

DH₃ = trascurabile

DS₁ = elevato

DS₂ = trascurabile

DG = -T DS₁ < 0

processo sempre spontaneo

2° ESEMPIO = SOLUTO APOLARE + SOLV. POLARE

SOLUTO APOLARE

SOLVENTE POLARE

H₂O

DH₁ = trascurabile

DH₂ = elevato

DH₃ = trascurabile

DS₁ = elevato

DS₂ = trascurabile

DG = DH₂ - T DS₁, dall'esperienza: |DH₂| > |TDS₁|

de cui DG > 0 processo non spontaneo

3° ESEMPIO == SOLV. APOLARE + SOLUTO POLARE

SOLUTO POLARE

NaCl cloruro di sodio

SOLV. APOLARE

CCl₄ tetracloruro di carbonio

ΔH₁ = elevato

ΔH₂ = trascurabile

ΔH₃ = trascurabile

ΔS₁ = elevato

ΔS₂ = trascurabile

ΔG = ΔH₁ - TΔS₁ e poichè |ΔH₁| > |TΔS₁|

ΔG > 0 processo non spontaneo

4° ESEMPIO == SOLV. POLARE + SOLUTO POLARE

SOLUTO POLARE

NaCl

SOLVENTE POLARE

H₂O

ΔH₁ = elevato

ΔH₂ = elevato

ΔH₃ = elevato

ΔS₁ = elevato

ΔS₂ = elevato

non si può generalizzare: dipende caso per caso; ad es,

caso A == NaCl + H₂O ; NH₄Cl + H₂O ; NaOH + H₂O

NaCl + H₂O -> ΔH ≈ 0 ; non c'è variaz. temperaturareaz. Tercio neutrale.

NH₄Cl + H₂O -> ΔH > 0 ; il contenitore si raffredda subitoreaz. Endotermica.

NaOH + H₂O -> ΔH < 0 ; il contenitore si surriscaldareaz. Esotermica.

ΔH₁ = ΔS₁ = K (sono tutti solidi ionici)

ΔH₂ = K (e H₂O per tutti)

ΔH₂ e di conseguenza ΔS₂ sono i quantitativi ...

1) CONFRONTO NaCl - NH4Cl

DH3 tot = DH3 cat. + DH3 an.

Nel confronto tra Na+ ed NH4+, il Na+ compie un DH3 (e quindi un DH3 tot) piu favorevole (piu negativo), mentre DH3 NH4+